Задание температуры и числа фракций

Температура, °С	Число фракций
400	28
650	8
750	2

Потенциальное содержание продуктов. Часто бывает полезным знать потенциальное содержание продуктов в нефти. Для этого перейдите на закладку «Таблицы» и в групповой рамке «Вид таблицы» выберите вариант «Распределение». В таблице «Распределение фракций» представлено потенциальное содержание прямогонных продуктов. Значения выходов продуктов могут быть использованы для оценки расходов потоков, выходящих из атмосферной колонны.

Нефтяная смесь теперь полностью задана.

4.3 Инсталляция подготовленной смеси.

Чтобы завершить процедуру характеризации нефти необходимо инсталлировать подготовленную нефтяную смесь в схему. После чего все созданные псевдокомпоненты будут добавлены в текущий пакет свойств; рассчитанные данные о составе и свойствах газовой части и нефтяной смеси будут преобразованы в материальный поток для дальнейшего использования при расчете схемы.

Процедура характеризации нефти полностью завершена. Необходимо выйти из нефтяного пакета, для этого нажмите кнопку «Возврат в расчетную среду».

Убедитесь, что созданные нефтяные компоненты добавлены к списку выбранных компонент. В окне Диспетчер базиса перейдите на закладку «Компоненты». Выделите созданный и нажмите кнопку «Просмотр». Откроется специализированное окно «Список компонентов».

Задание потоков и аппаратов в расчетной среде. Сырая нефть поступает на установку при температуре (230 +№ варианта)°С и давлении 5.2 бар. В рабочей тетради на закладке «Материальные потоки» в поле «Температура» задайте (230 +№ варианта)°С. Обратите внимание, что справа от поля ввода появляется поле единиц измерения. В поле ввода должно быть введено правильное значение величины и установлены нужные единицы измерения. Теперь задайте давление потока 5.2 бар. Единицами по умолчанию являются кг/см². Однако, давление потока известно в барах. ХАЙСИС допускает ввод величин в любых единицах измерения, автоматически преобразуя их в единицы, установленные по умолчанию в используемом наборе.

Следующий шаг - задание расхода сырой нефти в поле объемный расход жидкости – (600 + 0,5*№ варианта) м³/час.

Далее задайте аппараты: сепаратор, печь и смеситель.

5.1 Задание сепаратора.

В таблице «Питания» задайте имя входного потока – Сырая нефть, выбрав его из падающего списка.

В поле «Паровой продукт» задайте имя выходного потока.

В поле «Жидкий продукт» задайте имя второго выходного потока.

Гидравлическое сопротивление установлено по умолчанию и равно нулю.

Аппарат и присоединенные к нему потоки полностью рассчитаны, если поле статуса изменило свой цвет на зеленый.

5.2 Задание печи.

В качестве модели нагревательной печи используется модель Нагревателя. Подведите к аппарату материальный поток жидкого продукта сепаратора. Создайте новый энергетический поток, представляющий собой нагрузку печи, и материальный поток на смеситель.

Задайте сопротивление печи равное 0.7 кг/см².

Чтобы завершить моделирование печи, необходимо задать либо температуру на выходе, либо тепловую нагрузку. Задайте значение температуры выходного потока равным (340+ № варианта)°C.

5.3 Задание смесителя.

Потоки парового продукта сепаратора и нагретая в печи нефть смешиваются в смесителе в один поток – питание колонны.

6. Расчет колонны.

Вторая часть лабораторной работы – расчет атмосферной колонны первичного фракционирования.

Колонна первичной переработки нефти состоит из основной колонны с конденсатором, трех боковых стриппингов и трех контуров циркуляционного орошения. Подсхема колонны, содержащая подробную информацию о колонне, показана ниже (рис. 3).

6.1 Задания потоков и числа тарелок.

Колонна рассчитывается с использованием модели «Абсорбер с конденсатором», с заданием дополнительного оборудования (стриппингов и циркуляционных орошений).

Колонна содержит 29 теоретических тарелок. Введите число 29 в поле ввода «числа тарелок». В поле ввода «Питание нижней тарелки» и из падающего списка выберите в качестве питания нижней тарелки колонны «Греющий пар».

В поле ввода «Дополнительные питания» и выберите из списка поток «Питание колонны». Питание подается на 28 тарелку. На эту же тарелку подается энергетический поток «Доп. нагрузка».

В групповой рамке «Конденсатор» укажите, что используется парциальный конденсатор.

В поле, соответствующем отбору пара из колонны, введите название нового потока – Пары колонны.

В поле, соответствующем отбору жидкости из конденсатора, введите название нового потока – Бензин.

В конденсаторе будут присутствовать две жидкие фазы (углеводороды и вода), поэтому поставьте флажок в поле «Отбор воды» и имя потока отбора воды – «Отбор воды».

В поле «Жидкость снизу» создайте новый поток – Мазут.

В рабочее тетради в поле «Новый» на закладке «Материальные потоки» введите имя нового потока – Греющий пар (водяной пар в куб колонны).

Параметры потока: температура (190 + № варианта)°С, давление 10 кг/см² и массовый расход этого потока – 3400 кг/час.

Аналогичным образом создайте поток Греющий пар ДС (водяной пар в дизельный стриппинг). Параметры данного потока: температура 150°С, давление 3,5 кг/см² и массовый расход 1300 кг/час.

Теперь необходимо задать составы потоков на закладке «Состав» в Рабочей тетради, для потока «Греющий пар» H₂О = 1. Нажмите кнопку «Нормализовать», и ХАЙСИС задаст доли остальных компонентов равными нулю.

Создайте еще один поток водяного пара Греющий пар ГС (водяной пар в газойлевый стриппинг). Параметры потока (температура 150°С, давление 3,5 кг/см², массовый расход 1100 кг/час). Задайте состав аналогично потоку Греющий пар.

6.2 Задание оценочных параметров.

Введите значения 1,4, 0,6 и 2,3 кг/см² соответственно для Давления в конденсаторе, Сопротивления конденсатора и Давления внизу колонны.

Задайте значения Оценок температуры в конденсаторе, на верхней и нижней тарелках равными 40°С, 120°С и 370°С соответственно.

Чтобы назначить расход дистиллята, пара и флегмовое число, перейдите в таблицу потенциального содержания продуктов в нефтяной смеси. Доля бензина – 17%, таким образом, при нагрузке по сырой нефти 600 м³/час, расход дистиллята можно назначить 100 м³/час.

Введите значение «Расхода пара», равное 0 м³/час, значение «Расхода дистиллята», равное 100 м³/час и значение «Кратность орошения», равное 1,0. Поскольку расходы пара и дистиллята даны в объемных единицах, в поле Единицы расхода выберите вариант Volume (объемные).

6.3 Задание боковых отпарных секций и циркуляционных орошений.

Обратите внимание, что имеются две активные спецификации, и число степеней свободы равно единице, т.е. требуется задать еще одну активную спецификацию. Абсорбер с конденсатором имеет две степени свободы и, соответственно, две активные спецификации. Третью степень свободы добавил поток Доп. нагрузка.

Добавьте Керосиновый стриппинг на странице «Боковые отпарные секции». Этот стриппинг представляет собой колонну с ребойлером, состоящую из 3-х тарелок, причем значение парового числа равно 0,75. Необходимо задать, жидкость с какой тарелки основной колонны поступает в стриппинг (поле Отбор) и какую тарелку основной колонны поступает пар из стриппинга (поле Возврат). В поле «Отбор» укажите 9 тарелку (9_Main TS), а в поле «Возврат» – 8 тарелку (8_Main TS).

Задайте имя продуктового потока - Керосин и его расход – 80 м³/час. (12,9 об% по таблице распределения).

В таблице Отпарные секции появилась строка, соответствующая стриппингу КС.

Аналогично задайте два оставшихся стриппинга ДС (отбирается дизтопливо) и ГС (отбирается атмосферный газойль). В оба этих стриппинга подается водяной пар, поэтому в групповой рамке «Вид отпарки» выберите селективную кнопку «Водяной пар». К названию стриппингов будет автоматически добавлен суффикс @COL1, чтобы обозначить их принадлежность к подсхеме колонны.

В поле Отбор укажите 17 тарелку, а в поле Возврат – 16 тарелку. Поток – Дизельное топливо. Расход 100 м³/час.

В поле Отбор укажите 22 тарелку, а в поле Возврат – 21 тарелку. Поток – Газойль. Расход 30 м³/час.

Вернитесь на страницу «Монитор» закладки «Данные» специализированного окна колонны. Программа добавила новые позиции в список Спецификаций.

Задание боковых стриппингов привело к добавлению четырех новых спецификаций: по одной спецификации «Отбор» для каждого из стриппингов и спецификацию «Паровое число» для отпарной секции КС. Все вновь созданные спецификации стали активными, чтобы использовать четыре дополнительные степени свободы, появившиеся при добавлении стриппингов.

Вернитесь на закладку «Дополнительное оборудование» специализированного окна колонны. Добавьте циркуляционное орошение.

В поле Возврат выберите тарелку 1 (1_Main TS), а в поле Отбор - тарелку 2 (2_Main TS).

Каждое циркуляционное орошение добавляет к общему списку две спецификации. В качестве спецификаций задайте расход орошения (м³/час) и нагрузку холодильника. Первое циркуляционное орошение: 330 м³/час, 3,5×10⁶ ккал/час. Введите значение 330 в рамке 1 активная спецификация. Измените Тип 2 спецификации: из падающего списка выберите вариант «Нагрузка» и введите значение -3,5×10⁶ ккал/час. Знак минус означает, что тепло отводится.

Аналогичным образом задайте два оставшихся циркуляционных орошения. Для обоих циркуляционных орошений расход жидкости равен (200 + № варианта) м³/час, а нагрузка холодильника равна -2.5×10⁶ ккал/час.

Вернитесь на страницу «Монитор» закладки «Данные» и просмотрите список добавленных программой спецификаций.

Перейдите на страницу «Соединения» специализированного окна колонны. Поскольку к колонне было добавлено дополнительное оборудование, страница «Соединения» была изменена и теперь потоки колонны представлены в двух таблицах Питания и Продукты.

6.4 Спецификации.

Перейдите на страницу «Монитор» закладки «Данные» специализированного окна колонны. Обратите внимание, что число степеней свободы по-прежнему равно единице, что указывает на необходимость задания еще одной активной спецификации. В качестве такой спецификации выберете расход жидкости, стекающей с тарелки, находящейся над тарелкой питания – Оверфлеш. Кроме того, для керосинового стриппинга КС замените активную спецификацию КС «Паровое число» на более привычную спецификацию (Нагрузка ребойлера КС).

Нажмите кнопку «Добавить спецификацию» в групповой рамке «Спецификации». Откроется окно, в котором представлены возможные типы спецификаций. Выберите строку «Расход жидкости». Нажмите кнопке «Добавить», откроется окно спецификации «Расход жидкости».

Измените имя спецификации (Оверфлеш), для этого в поле Тарелка выберите из списка тарелку 27_Main TS.

Типичное значение оверфлеша атмосферной колонны – около 3-5% от общего расхода питания колонны. Расход питания составляет 600 м³/час, поэтому приемлемым значением будет 23 м³/час.

Закройте окно спецификации, чтобы вернуться в окно колонны. В списке спецификаций колонны теперь будет присутствовать и заданная спецификация Оверфлеш.

Число степеней свободы стало равным нулю, и модель колонны готова к расчету. Замените спецификацию парового числа керосинового стриппинга на величину нагрузки этого стриппинга – Нагрузка КС. Нажмите кнопку «Добавить спецификацию». В качестве типа спецификации выберите «Нагрузку» и нажмите кнопку «Добавить». В поле «Энергетический поток» укажите поток, связанный с ребойлером керосинового стриппинга КС_Энергия@COL1. Запишите значение нагрузки ребойлера 1,9×10⁶ ккал/час. В окне колонны укажите, что именно эта спецификация (а не Паровое число) является активной.

Для расчета колонны с полным дефлегматором задайте расход пара равным 0. В строке спецификации «Расход пара сверху» установите флажок в столбце «Активная», а в строке спецификации «Флегмовое число» уберите этот флажок.

6.5 Расчет колонны.

Если расчет колонны не запустился автоматически (о чем будет свидетельствовать индикатор внизу окна), нажмите кнопку «Пуск». ХАЙСИС начнет итерационный расчет колонны, информация о ходе расчета выводится на странице «Монитор».

В групповой рамке «Профили» выводятся профили температуры, давления и расходов по тарелкам колонны. Чтобы увидать профиль давления или расходов, выберите соответствующую селективную кнопку. Более подробную информацию о результатах расчета можно получить на закладке «Результаты». Например, на странице «Профили» можно увидеть потоки пара и жидкости по тарелкам колонны в мольных, массовых или объемных единицах.

7. Просмотр результатов расчета схемы.

7.1 Кривые разгонок.

С помощью программы ХАЙСИС можно вывести кривые разгонок, например кривые ИТК, для всех продуктовых потоков колонны. Для этого: перейдите на страницу «Графики» на закладке «Результаты». В списке «Разгонки нефтяных смесей» выберите вариант «Boiling Point Assay» (Кривые разгонки) и нажмите кнопку «График». Нажмите кнопку «Параметры». В появившемся окне укажите, какие кривые выводятся на график и для каких тарелок. В групповой рамке «Объем ввода» нажмите селективную кнопку «Тарелки» и отметьте, для каких продуктов выводятся кривые. Чтобы получить кривые для всех продуктов, отметьте флажками следующие тарелки: Condenser (бензин), 29_Main TS (мазут), КС_Реб (ребойлер стриппинга КС, керосин), 3_ДС (дизтопливо) и 3_ГС (атмосферный газойль).

Из падающего списка выберите тип разгонки TBP (ИТК). В групповой рамке «Единицы» выберите селективную кнопку «Об. жидк». В групповой рамке «Фаза» установите флажок в поле «Легкая жидкость».

Если легенда на графике расположена неудобно (например, заслоняет собой часть графика) можно передвинуть ее. Для этого дважды щелкните мышью в поле графика, а затем перетащите легенду на другое место.

7.2 Работа в подсхеме колонны.

На некоторых этапах расчета колонны бывает полезным сосредоточить свое внимание только на элементах колонны. В таких случаях рекомендуется перейти в «Среду колонны». Для этого нажмите кнопку «Среда колонны» в нижней части специализированного окна колонны. Находясь в подсхеме колонны, можно изменить вид колонны на графическом экране (PFD). Например, изменить размеры или число отображаемых тарелок. Находясь в PFD, щелкните правой кнопкой мыши по изображению колонны. Откроется локальное меню колонны. Выберите пункт «Показать тарелки». На экране появится окно настройки отображения тарелок колонны. Нажмите кнопку «Все тарелки», чтобы на PFD отображались все тарелки колонны.

7.3 Результаты.

Чтобы получить доступ к параметрам потока или модульной операции, можно воспользоваться «Навигатором объектов». Чтобы открыть окно «Навигатора объектов», Нажмите клавишу <F3> или в меню «Схема» выберите пункт «Найти объект…».

Поскольку в групповой рамке «Фильтр» в настоящий момент нажата селективная кнопка «Операции», в списке слева отображаются только имеющиеся в схеме операции. Чтобы открыть специализированное окно операции, дважды щелкните по ее названию или отметьте ее и нажмите кнопку «Просмотр».

Используя селективные кнопки в рамке «Фильтр», можно управлять тем, какие объекты отображаются в списке. Например, чтобы отобразить все существующие в схеме операции и потоки, нажмите селективную кнопку «Все».

7.4 Утилита Кривые разгонок.

Ранее были получены кривые разгонок продуктов, при работе в окне колонны. Кроме этого, в программе ХАЙСИС имеется утилита «Кривые разгонок». Воспользуйтесь этой утилитой, чтобы получить кривые разгонок керосина. Откройте окно потока Керосин (например, используя «Навигатор объектов»).

Перейдите на страницу «Утилиты» закладки «Соединения» специализированного окна потока и нажмите кнопку «Создать». На экране появится окно «Утилиты», в котором представлен список доступных для использования утилит программы ХАЙСИС. Выберите в списке утилиту «BP Curves» и нажмите кнопку «Добавить». Программа ХАЙСИС откроет специализированное окно утилиты «Кривые разгонок». На странице «Соединения» закладки «Данные» можно изменить имя утилиты. Убедитесь, что в поле «Единицы» выбраны «Объемные доли». Перейдите на закладку «Результаты», чтобы просмотреть кривые разгонки для выбранного потока. На странице «Графики» можно увидеть результаты в графической форме.

Воспользуйтесь другим способом создания утилит, чтобы получить кривые разгонки мазута. Чтобы создать утилиту, нажмите клавиши <Ctrl><U> или выполните пункт «Утилиты…» в меню «Инструменты». На экране возникнет окно «Утилиты». Из списка выберите утилиту «Кривые разгонок» и нажмите кнопку «Добавить». На экране появится специализированное окно «Кривые разгонок». Теперь необходимо выбрать поток, с которым будет связана данная утилита. Нажмите кнопку «Выбор объекта…», на экране появится окно со списком потоков. Выберите поток «Мазут» и нажмите «ОК». ХАЙСИС рассчитает кривые разгонки для этого потока. Результаты в табличном и графическом виде можно найти на закладке Результаты.

7.5 Использование книги данных.

Книга данных программы ХАЙСИС предоставляет Вам удобную возможность детально исследовать задачу. Книгу данных можно использовать для того, чтобы следить за значениями важных переменных, задавая различные варианты расчета схемы, а затем представить результаты моделирования в табличной или графической форме.

Для того, чтобы вызвать на экран окно «Книги данных» нажмите комбинацию клавиш «Ctrl+D» или выполните команду «Книга данных» в меню «Инструменты».

Первый шаг в работе с «Книгой данных» - добавление ключевых переменных. Исследуйте влияние спецификации Оверфлеш на следующие переменные:

- флегмовое число колонны

- тепловую нагрузку потока «Дополнительная нагрузка»

- температуру 5% доли отгона мазута по ASTM D1160 (вак.)

Чтобы добавить переменные в «Книгу данных», нажмите на кнопку «Добавить…», на экране откроется окно «Навигатор переменных».

Навигатор переменных широко используется в ХАЙСИС для выбора переменных. Чтобы в качестве переменной «Книги данных» задать флегмовое число, в окне «Навигатора переменных» в списке объектов выберите атмосферную колонну, а в списке переменных «Reflux Ratio». Нажмите кнопку ОК, чтобы добавить переменную в «Книгу данных».

Задайте нагрузку потока «Доп.нагрузка», в списке переменных выберете – Heat Flow. Чтобы сократить список объектов, можно использовать селективную кнопку «Потоки» в групповой рамке «Фильтр» (в списке останутся только объекты-потоки). Нажмите ОК.

В списке объектов выберите утилиту «Кривая разгонок –22 (кривые разгонок мазута), в списке переменных выберите пункт ASTM D1160 – Vac., а в списке «Уточнение» – переменную Cut Pt 5.00%. Это означает – температура 5% доли отгона мазута по вакуумной разгонке ASTM D1160.

После выбора переменных перейдите на закладку «Таблицы данных», щелкнув по ней мышью.

Нажмите кнопку «Добавить», находящуюся в групповой рамке «Имеющиеся таблицы». ХАЙСИС создаст новую таблицу данных с именем ProcData1, установленным по умолчанию. Название таблицы можно редактировать. Выбранные переменные перечислены в списке в групповой рамке «Организация таблицы», включите их в таблицу, поставив флажки в колонке «Включить».

Нажмите кнопку «Просмотр…», чтобы вызвать на экран созданную таблицу данных. Данная таблица будет использоваться в дальнейшем для демонстрации того, как меняются результаты расчета при изменениях в технологической схеме.

Предположим, необходимо внести какие-либо изменения в технологическую схему, при этом необходимо запомнить текущие рассчитанные значения ключевых переменных. Вместо того чтобы вручную записывать значения переменных, можно использовать «Регистратор», чтобы автоматически записать эти значения.

Перейдите на закладку «Регистратор», щелкнув по ней мышью. При использовании «Регистратора» вначале нужно создать сценарий, в котором будут перечислены одна или несколько ключевых переменных, значения которых затем будут записаны Регистратором.

Щелкните мышью по кнопке «Добавить». ХАЙСИС создаст новый сценарий с именем «Сценарий1», установленным по умолчанию. Включите в этот сценарий три ключевые переменные, поставив флажки в столбце «Включить».

Нажмите кнопку «Записать…», чтобы текущие значения переменных были записаны. На экране возникнет окно «Новая точка», в котором нужно указать название текущего состояния, например ОФ 23 (т.е. при расходе оверфлеша 23 м³/час).

В групповой рамке «Вывод результатов» выберите селективную кнопку «Таблица» и нажмите кнопку «Просмотр…», и на экране возникнет окно, в котором в табличной форме представлены значения ключевых переменных. Теперь можно менять параметры технологической схемы, при этом значения переменных в точке ОФ 23 будут храниться в «Регистраторе данных».

Теперь измените спецификацию колонны «Оверфлеш» и проследите, как изменятся ключевые переменные. Откройте специализированное окно колонны. Перейдите на страницу «Монитор» закладки «Данные» и найдите спецификацию Оверфлеш. Измените значение спецификации - 40 м³/час, ХАЙСИС автоматически пересчитает колонну.

Теперь следует записать новые значения переменных. Вызовите окно «Книги данных». Перейдите на закладку «Регистратор данных» и нажмите кнопку «Записать…». Запишите текущее состояние ключевых переменных под именем ОФ 40. Нажмите кнопку «Просмотр», чтобы вызвать окно «Регистратора данных». Снова измените расход оверфлеша и запишите получившиеся значения переменных.